JPS6268202A - 自動工具交換装置付数値制御旋盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は工作機械特に第１刃物台と第２刃物台を有する
４軸数値制御旋盤に自動工具交換装置（以下ＡＴＣとい
う）が取付けられた自動工具交換装置付数値制御旋盤に
関する。

〈従来の技術〉 従来、４軸数値制御旋盤で工具を自動交換することは知
られている。すな２っち例えば４軸ｈ　ｆｔＴｈ制御旋
盤におけるテールス１−ツク側のＺ軸後方に工具マガジ
ンが配置され、しかもＡＴＣが工具マガジン側に取付け
られ、刃物台をＡＴＣの後方まで動かして２つの刃物台
の工具の自動交換がなされている。さらに従来の他の例
のＡ、　Ｔ　Ｃ付４輔数値制御旋盤は２台の刃物台のう
ら一方の刃物台には固定工具が取付けられ、他方の刃物
台に交換用の工具を挿着し機械の後方あるいは機械の背
面に設置された工具マガジンから他方の刃物台ヘノ＼Ｔ
Ｃによって工具の自動交換がなされるものなどがある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ′　しかしながら、前述したＡＴＣ付・１軸数値制御旋
盤自体が大型となるためａ城の設置スペースを大きくと
らなければならないこと、またＡＴＣの機構が複雑でＡ
ＴＣ動作が面倒である。さらに２台の刃物台に挿着され
た複数の工具を一斉に自動交換したりあるいは２台の刃
物台に挿着された複数の工具を交互に交換したりするこ
とは出来なかった。従って、従来のＡＴＣ付４軸数値制
御旋盤ではＡＴＣの効果が充分発揮されていないのが現
状である。本発明の目的は上記事情に鑑み問題を解決す
るために提案されたものであって、２台の刃物台の各刃
物台に交換アームを設け、しかも各刃物台のＸ軸、Ｚ軸
の動きを利用し工具を相互に自動交換出来るよう可能な
らしめたＡＴＣ付数値制′４ｆｆＩＩ旋盤を提供するこ
とにある。

く問題点を解決するための手段と作用〉本発明は数値制
御旋盤、具体的には４軸数値制御旋盤にＡＴＣを取付け
たものであって、その具体的な手段として、まず４軸数
値制御旋盤はＸ軸。

Ｘ軸方向に移動可能な第１刃物台および第２刃物台を有
し、かつテールストックの２軸後方側に工具マガジンが
設ＧＪられている。第１刃物台および第２刃物台の側面
には第１タレ、トヘノドおよび第２タレツトヘツドが取
付けられ、該第１タレツトヘツド、第２タレ・ノド−・
ノドの夫々には複数の工具が割出し可能に挿着されてい
る。第１刃物台および第２刃物台の上面には夫々ＡＴＣ
の駆動装置が取付けられ、該駆動装置の後方には工具を
交換するための交換腕が夫々取付けられる。前記駆動装
置には交換腕を前後動および旋回例えば４５度あるいは
９０度および１８０度旋回させるための各駆動源が内蔵
されている。これらの各駆動イ原により交換腕が前浴動
作および旋回動作が行なわれるつ 工具マガジンには第１刃物台および第２刃物台上に取付
けられた交換腕用の工具受渡し位置が専用的に設けられ
、また各第１タレ、トヘ・７ドおよび第２クレツトヘツ
ドの工具挿着部にも工具を割出し交換する為のυ１出し
位置が設けられ、この工具受渡し位置と割出し位置との
間で、第１刃物台の交換腕によって第２刃物台の工具を
交換し、第２刃物台の交換腕によって第１刃物台の工具
を交換するように構成される。

交換腕は通常ツインアームが使用されるが、ツインアー
ムのみに限定されるものでなくその他の交換腕例えばク
ロス（４本）アームなどにして各刃物台の複数の工具を
同時に交換する構成としても１向に差しつかえない。

而して本発明は第１刃物台および第２刃物台のＸ軸１　
Ｚ軸の移動動作を利用して工具の自動交換がなされる。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施態様を図面に基づいて詳細に説明
する。

（１）　　まず本発明の概要構成について説明する。

第１図は本発明の正面図、第２図は第１図の１矢視図、
第３図は第１図のＩＩＩＩ綿矢視図および第４図は第２
図の■矢視図である。

第１図、第２図、第３図および第４図において、スラン
ト型ベッドｌ上の傾斜した面の下方側に第１案内ガイド
２，２′を、上方側に第２案内ガイド３．３′設ける。

夫々の第１室内ガイド２，２′および第２室内ガイド３
．３′ｌこ第１案内面４゜４′および第２案内面５，５
′を介して第１サドル６および第２サドル７がＸ軸方向
へ移動可能に載置される。すなわら、第１サドル６はサ
ーボモータ８よりポールスクリュ９を介してＸ軸方向へ
移動され、第２サドル７はサーボモータ１０よりボール
スクリュ１１を介してＸ軸方向へ移動される。

第１サドル６および第２サドル７上には夫々第１クロス
スライド１２および第２クロススライド１３がＸ軸方向
へ移動可能に載置される。すなわち、第１クロススラ・
イド１２はサーボモータ１４によりＸ軸方向へ移動され
、第２クロススライド１３はサーボモータ１５によりＸ
軸方向へ移動される。

スラント型ヘット１の左側に主軸台１６が取付けられ、
該主軸台１６には主軸１７が回転自在に軸承される。該
主軸１７の前面には凹路のチャックを介してワークが把
持される。

一方スランＩ・型ヘッド上の傾斜した面で第１すドル６
の第１案内面４′と第２サドル７の第２案内面５との間
に、独立してＺ軸方向へ延在した第３案内面１８．１８
’を介してテールストック１９がＺ軸方向へ移動可能に
載置される。而してテールストック１９は第１サドル６
と第２サドル７の間をＺ軸方向に独立して通過される。

テールストック１９の前面にはセンタ２０が取付けられ
、該センタ２０をワーク端面中心に支持させる。

第１サドル６、第２サドル７をＺ軸方向へ移動せしめて
所定の位置に位置決めし、さらに第１クロススライド１
２．第２クロススライド１３を夫々Ｘ軸方向にＲ置せし
めて、第１クロススライド１２、第２クロススライド１
３の夫々に載置された第１刃物台２１．第２刃物台２２
がＸ軸方向へ移動する。第１刃物台２１および第２刃物
台２２の側面には夫々第１タレントへノド２３．第２タ
レントヘッド２４が旋回割出し可能に取付けられ、各第
１タレツトヘツド２３．第２タレフトヘソド２４には複
数の工具Ｔが挿脱可能に挿着され、必要工具Ｔを割出し
てワークに所定の旋削加工が施こされる。なお、第１サ
ドル６、第２サドル７およびテールストック１９は互い
に独立してＺ軸方向へ移動せしめるようにしであるから
交錯することはない。

第１刃物台２１および第２刃物台２２の上面夫々には例
えば全く同型であるＡＴＣの駆動装置２５．２６が取付
けられる。ＡＴＣの駆動装置？５．２６の後方側に工具
を自動交換する為の交換腕例えばツインアーム２７，２
８が取付けられる。

また、スラン′ト型ベッドＩの右端側部にば工具マガジ
ン２９が配設されており、工具マガジン２９内にはチェ
ノ３０へ一定間隔毎に工具ポット３１が取付けられ、し
かも巻回したチェノ３０は割出し回転モータ３２によっ
てチェノホイール３３を介して駆動されて割出しされる
。工具ボッ１−３１には必要な工具Ｔが挿着される。

各第１刃物台２１．第２刃物台２２の側面に取付けられ
た第１タレツトへ、ド２３．第２タレットヘッド２４に
挿着されている複数の工具と工具マガジン２９内に収納
されている複数の工具とを各第１刃物台２１．第２刃物
台２２の上面に取付けられたＡＴＣで自動交換される。

すなわち本発明におけるＡＴＣは各第１刃物台２１．第
２刃物台２２の上面に取付けて各第１刃物台２１．第２
刃物台２２のＮ　Ｃｉｉｉ制御によるＸ軸方向およびＺ
軸方向の移動を利用して第１タレツトヘツド２３゜第２
タレントへノド２４と工具マガジン２９に挿着されてい
る工具Ｔを自動交換するのが特徴である。さらに工具マ
ガジン２９内の工具ポット３１ａ、３１ｂの位置が工具
Ｔを受渡す為の工具受渡し位置で、工具ポット３１ａが
ツインアーム２７による工具受渡し位置、工具ボッ）３
１ｂがツインアーム２８による工具受渡し位置である。

第４図に示すツインアーム２７の位置が待機位置、ツイ
ンアーム２８の位置が交換位置である。

第２図に示した２点鎖線のツインアーム２７，２８が第
１刃物台２１．第２刃物台２２のＸ軸方向およびＺ軸方
向移動で工具受渡し位置に到達した交換位置を示し、ツ
インアーム２７が４５度旋回してツインアーム２７′の
位置が工具受渡しする前の工具受渡し位置のＸｌｌ−１
ｌＩ線上の位置である。同様にツインアーム２８が９０
度旋回してツインアーム２８′の位置が工具受渡しする
前の工具受：度し位置のＸ軸線上の位置である。

（２）次にＡＴＣの具体的な構造について説明する。

第５図は第３図のｌ’Ｖ−■線断面図および第６図は第
５図のＶ−Ｖ線断面図である。

第５図および第６図において、第２刃物台２２上面にＡ
ＴＣの駆動装置２６が取付けられている。

駆動装置２６にはツインアーム２８を１８０度必要に応
して９０度旋回せしめる駆動手段とツインアーム２８を
待機位置から工具受渡し位置までの前後動せしめる駆動
手段から構成される。すなわち駆動装置２６内にはツイ
ンアームを１８０８０度旋しめる駆動手段であるトルク
アクチュエータ３４が内蔵されている。該ｌ・ルクアク
チュエータ３４はハウジング３５内の中心に先端部がボ
ールスプライン３６ａからなる軸３６を延在せしめ、該
軸３６に羽根３７を介設されたロータ３８が嵌合される
。ロータ３８の両端にヘアリング３９゜３９を介して筒
状部中津４０が嵌合される。而してトルクアクチュエー
タ３４のロータ３８が回転されることζこより軸３６も
同時に回転される。ポー）・を切換えることによりトル
クアクチュエータ３．１０ロータ３８の回転が逆転され
るようになっている。

軸３６の７＆　ｙ３部へ延在したボールスプライン３６
ａはスラ・イド軸受４１を介してツインアーム用取付部
材、１２に支持され、該取付部材４２はヘアリング４３
を介して支持部材４４に支持される。

ツインアーム２８は取付部材４２の突出部に嵌合されボ
ルト４５で固定される。さらにツインアーム用カバー４
６も取付部材４２の突出部に嵌合され、°フィンアーム
２８とツインアーム用カバー、１Ｇとはボルト４７で固
定される。

駆動装置２６の下部にはツインアーム２８を前後動・ｄ
し、める駆動手段であるシリンダ４８が取付５Ｊうれ、
シリンダ４８うこはピストンロッド４９が設：Ｊられ該
ピストンロッド４９の後端部は支持部＋４’４４にす、
ト５０で螺着される。而して凹路の駆動源によりシリン
ダ４８に圧力が作用しピストンロッド４９が前後に移動
することによって支持部材４４．ベアリング４３．取付
部材４２およびスライド軸受４１を介して、ツインアー
ム２８がボールスプライン３６ａに対して前後に移動さ
れる。

実線のツインアーム２８が待機位置、二点鎖線のツイン
”アーム２８が交換位置で、ツインアーム２８は特低位
置と交換位置との間を前後動される。

駆動装置２６の前端部側内で軸３６の先端面にツインア
ーム２８の旋回を制御せしめる制御部材５１がボルト５
２で螺着されている。制御部１オ５１には一対の同し形
状の溝５３が軸３６の長手方向に対し直角方向・＼穿設
されている。駆動装置２６の前端上部にはシリンダ５４
が取付けられ、油圧室に圧油か供給されることによりピ
ストン、５５が進退動する。ピストン５５が進退動する
ことによりピストン５５Ｑこ一体化されたロッド５６も
進退動しロッド５６が制御１１部材５１の講５３に出ノ
、％さする。口、ノド５６が溝５３に出ている場合すな
わら第５図のような状態にはトルクアクチュエータ３４
によりツインアーム２８は１８０８０度旋置決めされる
が、ロッド５６が溝４５３に没している場合すなわち第
６図のような状態にはツインアーム２８は９０度旋回位
置決めされる。溝５３の構造を種々変えることによりツ
インアーム２８の旋回角度が制御・）Ｉされる。第１刃
物台２１上面に取付けた駆動装置２５内の溝は４５度旋
回されるような構造となっている。それ以外の駆動装置
２５内の構造は駆動装置２６内のものと全く同し゛、で
ある。

（３）　　すでに第２図を用いて工具マガジン２９内の
駆Ｉｊ系統の概略を説明したが、さらに詳細な説明をす
る。第７図は第２図のｒＶ−ｒＶ線断面図である、。

第２図よ々よび第７図（こおいて、割出し回転モータ３
２の出力軸５６にギヤ５７が嵌合同定され、該１′〜・
５７にはギヤ５８が噛合される。工具°７ガジ゛・２９
のスタンｌ’　２９　ａには軸５９に固着され、該軸５
９には駆動ヂエンホ１″−ル３３がヘアリング６０．６
０を介して嵌合される。前記ギヤ５８は、駆動子エンホ
イール３３に軸５９の軸心と一致させた状態で側面にボ
ルト６１で一体化される。

駆動チェノホイール３３および３個の従動チェノホイー
ル３３にチェノ３０が巻回される。該チェノ３０には一
定間隔毎に工具ボット３１が取付けられる。

而して割出し回転モータ３２より回転が出力軸５６、一
対のギヤ５７．５８を介して駆動チェノホイール３３に
伝達される。駆動チェノホイール３３からチェノ３０へ
回転が伝達されてチェノ３（Ｎこ一定間隔毎に取付けら
れた工具ボット３１が回転してｇ１＋出される。工具ボ
ット３１には必要な種々の工具Ｔが挿着される。

（４）本発明のΔＴＣで工具を自動交換する動作につい
て説明する。

第８図山〜（＋２）ｔ！Δ′ＦＣで［具を目動交換する
・助作顆序の干デ゛ル説明し１である。第８図（１）〜
（１２）における各部、Ｙ）、の名＋；トおＬび符号は
すでに第１図〜第７図で本発明の構ｔｉｔの説明乙こ用
いた名称および符号と同一にしであるので詳細な説明を
省略し動作のみを説明する。

なお、第１タレツトヘツド２３には工具Ｔ３゜Ｔａ、第
２タレツトヘツド２４には工具Ｔ、、Ｔ２が示され、工
具マガジン２９には工具Ｔａ　、　Ｔｂが示されている
。工具Ｔａが挿着されている位置が第１タレツトヘツド
２３に挿着されている工具Ｔ：ｌを交換する工具受渡し
位置３１ａであり、工具Ｔｂが挿着されている位置が第
２タレツトヘツド２４に種石されている工具Ｔ２を交換
する工具受渡し位置３１ｂである。

令弟１刃物台２１の側面に取付けられた第１タレツトヘ
ツド２３に挿着された工具Ｔ３と、工具マガジン２９内
の工具受渡し位置３１ａの工具ポ、ト３１に挿着された
工具Ｔａとを自動交換する場合の動作を動作順序に従っ
て説明する。

■　第８図（１）は各刃物台２１．２２がＺＩｔｂ後方
の交換準備位置へ移動し、ツインアーム２７，２８が夫
々待機位置にある状態である。（Ｘ軸方向についても交
換準備位置である。）第８図（１１においてツインアー
ム２８をシリンダ４８で矢印の如く後退せしめ第８図（
２〕に示す如き位置まで移りＪさせる。

■　ツインアーム２８が第８図（２）に示す位置まで移
動した時点で、シリンダ５４を作動せしめてＤソト５６
を下降せしめ講５３に没しめる。トルクアクチュエーク
３４を作動せしめてツインアーム２８を９０度旋回せし
めて交換位置に位置せしめる。

■　第８図（２）でツ１°ンアーム２８を９０度旋回−
〇しめて交換位置に位置せしめた後、第２刃物台２２を
Ｘ軸方向の上方へ移動せしめて第８図（３）ｃこ示す如
き工具受渡し位置３１ａの工具ボット３１の工具Ｔａを
ツインアーム２８の片側工具把持部に把持せしめる。な
お、ツインアーム２８の把持機構は公知の技術を用いる
ことができる。

■　第８図（３）でツインアーム２８の片側工具把持部
が工具Ｔａを把持せしめた後、第２刃物台２２をＸ軸方
向へ移動せしめてツインアーム２８を矢印の如く前進せ
しめる。ツインアーム２８は、第８図（４）ニこ示す如
く第１刃物台２１の側面に取付けた第１タレントヘノド
２３の工具挿着部位置までくると停止される。

■　第８図（４）でツインアーム２８が工具Ｔａを把持
した状態で第１クレツトヘツド２３の工具挿着部位置で
停止した後、第２刃物台２２をＸ軸方向の下方へ移動せ
しめてツ１°ンアーム２８を矢印の如く移動せしめる。

■　ツインアーム２８が第８図（５）に示す如く位置ま
で移動されると、ツインアーム２８の他の片側工具把持
部に、第１クレツトヘツド２３に挿着された工具Ｔ３を
把持せしめる。

■　次に、第８図（５）の矢印の如くシリンダ４８を作
動せしめて、ツインアーム２８を前進せしめ、第１タレ
ントヘノド２３から工具Ｔ３を外す。

（第１タレツトヘツド２３の挿着部はアンクランプ状態
にある。） ■　工具Ｔ３が第１夕１／ソトヘ、・ド２３から＾■れ
た後、第８図（６）に示す！２０＜位置で゛フィンアー
ム２８が停止される。

■　第８図（６）の状態で１−ルクアクチュエーク、３
４１を作動せしめてツインアーム２８を１８０度旋旋回
しめて、第８図ｉ７）に示す如く工具ＴａとＴ具Ｔｌの
位置を交換させる。

［相］　第８図（７）に示す如（、工具Ｔａと工具Ｔ１
との位置を交換した後シリンダ・１８を作動せしめてツ
インアーム２８を後退せしめる。

■　ツインアーＪ、２８が後退して第８図（８）に示す
如く工具Ｔａが第１タレツトヘツド２３に挿着される。

次いで第２刃物台２２をＸ軸方向の上方へ移動せしめる
。′ ＠　第２刃物台２２かＸ軸力向の上方へ移動して第８図
（９）に示す如くン１′ン了−ム２８が工具Ｔａよ′／
）１％ＩＩれる。

０　第８図（９）の状態でツインアーム２８が工具Ｔａ
より離れた後、第２刃物台２２をＸ軸方向の後方へ矢印
の如く移動せし７める。

■　第２刃物台２２が２軸方向の後方へ移’ＤＪ＋！、
て第８図ａＯ＋に示す如く工具受渡し位置３１　ａま゛
ごきて停止し工具Ｔ：ｌがＴ具ポット３１に挿着される
。

■　第８図ｌｌ０）の状態で工具Ｔ３が工具ボット３１
に挿着された後、第２刃物台２２をＸ軸方向の下方へ矢
印の如く移動せしめる。

［相］　第２刃物台２２がＸ軸方向の下方へ移・助して
第８図（１１）に示ず如くツインアーム２８が工具Ｔ３
から即１れる。

◎　第８図（１１）に示す如くツインアーム２９が工具
Ｔ３から離れた後、シリンダ４８を作動せしめてフィン
アーム２８を前方へ移動せしめる。

、ぶ　ツ１”ン７−ム２８が前方へ移動し第８Ｉ２Ｉ（
１２／）に示す如くツインアーム２８が元の状態に戻る
。

その後トルクアクチュエータ３４を作動せしめて、ン５
インアーム２８を９０度旋回せしめて待機位置Ｑこ戻す
。

上記■〜［相］の一連動作を順序どおり行うことによっ
て工具Ｔ３と工具Ｔａとが自動交換される。

また、工具Ｔ２と工具Ｔｂを自動交換する場合にも」二
記の一連動作にならって行えばよい。

〈効　果〉 本発明におけるＡＴＣは第１刃物台および第２刃物台の
上面に取付けられ、かつ各節１および第２の刃物台のＸ
軸およびＺ軸の移動動作を利用しているので特別な駆動
源を必要とせず、構成が簡単でコンパクトである。而し
て、全体の４軸数値制御旋盤自体もコンパクトとなり設
置スペースをとらず、かつ安価に製作が出来る。

また、本発明におけるＡＴＣは４軸数値制御旋盤で第１
タレントヘツドあるいは第２タレツトヘツドに挿着され
ている？！数の工具を自動段取りすることが出来、無人
対応として有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の正面図、第２図は第１図の１矢視図、
第３図は第１図のｎ−ｎ線矢視図および第４図は第２図
の■矢視図である。 第５図は第３図のＴＶ−ＴＶ線断面図および第６図は第
５図のＶ−Ｖ線断面間である。第７図は第２図のＶｌ−
Ｖｌ線断面図である。第８図（１）〜（１２）はＡＴＣ
で工具を自動交換する動作順序のモデル説明図である。 １６・・・主軸台　　　　　１７・・・主　軸１９・・
・テールストック　２１・・・第１刃物台２２・・・第
２刃物台　　　２３・・・第１タレノ［・ヘッド２４・
・・第２タレツトヘツド ２５、２６・・・ＡＴＣの駆動装置 ２９・・・工具マガジン　　３０・・・チェノ３１・・
・工具ボット　　　２７，２８・・・ツインアーム３４
・・・トルク７クチユエータ ４８・・・シリンダ　　　５３・・・溝５４・・・シリ
ンダ特許出願人　　　日立精機株式会社 第２図 、３１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主軸に対しＸ軸、Ｚ軸方向に相対移動可能な第１刃物台
   および第２刃物台を有し、かつテールストックのＺ軸後
   方側に工具マガジンを設けた数値制御旋盤において、各
   第１刃物台および第２刃物台に取付けた自動工具交換装
   置の駆動装置と、該駆動装置により作動し工具を交換す
   る為に設けた交換腕とからなり、各第１刃物台および第
   ２刃物台に取付けられた工具の割出し交換位置と工具マ
   ガジンに設けられた工具受渡し位置との間で第１刃物台
   に取付けられた交換腕によって第２刃物台の工具を交換
   し、第２刃物台に取付けられた交換腕によって第１刃物
   台の工具を交換することを特徴とする自動工具交換装置
   付数値制御旋盤。